В представленной статье Ларри Мур (Larry Moore) из Геологической службы США (U.S. Geological Survey) представляет новую серию карт US Topo, информацию об е` создании, достигнутые успехи и встреченные трудности, также он дает прогноз развития на 2013 год.
Во второй половине XX века главным фундаментом для работы Геологической службы США (USGS) была серия национальных топографических карт с разрешением 7,5-минут. Эта серия карт была объявлена полностью завершенной в 1992 году. В 1990-х и начале 2000-х годов, картографическая программа USGS сосредоточила свое внимание на цифровых данных для ГИС. В ноябре 2008 года USGS начала создание новой всеобщей топографической карты. В 2009 году эта новая серия была названа US Topo. В то время как старые карты создавались вручную на основе непосредственных наблюдений на местности, карты US Topo стали картами массового производства, и создавались на основе вторичных источников данных, в основном баз данных ГИС из Национального атласа. Из-за этой разницы новые карты имеют более низкую себестоимость единицы продукции, лучшую конкурентоспособность на рынке, и общее улучшение охвата, но обладают меньшей информативностью и не полностью повторяют внешний вид рисованной вручную карты.
Ранние этапы реализации программы US Topo обсуждались в мае 2011 года (http://www.directionsmag.com/articles/us-topo-a-new-national-map-series/178707). В сентябре 2012 года был завершен первый трехлетний производственный цикл, и был достигнут почти полный охват территории Соединенных Штатов.
Массовое производство контурных карт
Основной стратегической целью программы US Topo было обновление национальной серии карт для всех американских штатов и территорий на регулярной основе трехлетнего цикла. Для каждого из 48 штатов это требует публикации 18000 карт в год или 72 карт каждый рабочий день. Эта производственная цель была достигнута в течение трех лет, а в период с конца 2009 года и в конце 2012 года, территории 48 штатов были полностью покрыты новыми топографическими картами.
Карты, созданные в начале 2009 года, были простыми картографическими изображениями без сведений о рельефе и гидрографии. Они получили название Цифровая карта – Beta, и в настоящее время рассматривается как экспериментальные и временные. Эти карты были удалены из поля зрения общественности, поскольку они были заменены на контурные карты в 2012 году. В следующем трехлетнем цикле старые карты будут сохранены как исторические данные и будут по-прежнему доступны для скачивания. Второй трехлетний цикл производства US Topo начался в октябре 2012 года.
Рисунок 1 показывает темпы производства карт и иллюстрирует прогресс в основной проблеме массового производства. Каждый год производственная система становилась все более стабильной, и в 2012 году было достигнуто устойчивое состояние производства, что почти в точности соответствует заявленной цели.
Рисунок 1. Карты US Topo, июнь 2009-сентябрь 2012 года. Основная стратегическая цель программы заключается в обновлении национальной серии карт Соединенных Штатов на регулярной основе трехлетнего цикла. Эти темпы производства карт были достигнуты в течение первого трехлетнего цикла, 2010-2012 гг.
Улучшение качества
Второй стратегической целью программы является постоянное совершенствование продукции, которое может быть разделено на две основные категории.
Дополнительное содержание данных
Старые топографические карты были созданы из первичных источников, в том числе на основе данных, полученных при проведении полевых обследований территорий. В настоящее время не представляется возможным дублировать содержание этих карт из Национальной базы данных, но цель US Topo, состоит в том, чтобы добавлять как можно больше новых слоёв данных каждый год, но только тех данных, которые получены из авторитетных источников, и интегрировать их в национальную карту. Полученные улучшения карт и содержание этапов на сегодняшний день:
- Июнь 2009 – начало производства картографической основы для карт;
- Октябрь 2009 – добавлены слои рельефа и гидрографии;
- Май 2010 – Источник данных о дорогах изменился на Бюро переписи населения, данные предоставлены с коммерческой лицензией компаниями TeleAtlas/TomTom;
- Октябрь, 2010 – Стартовала производство карт государственных лесов, данные о границах растительности и дорог предоставила Лесная служба США;
- Апрель, 2011 – добавлены границы штатов и районов;
- Октябрь, 2011 – добавлен слой запасов древесины;
- Май, 2012 – для части территории добавлены данные о железнодорожных путях, данные предоставлены Федеральной администрацией железной дороги;
- Май, 2012 - Общественное данные по земельной собственности добавлены для отдельных западных штатов; данные предоставило Бюро по управлению землями.
Включение дополнительного контента запланировано на 2013 год, в планах стоит добавление слоя с отмывкой рельефа, национальных парков и других отдельных федеральных границ земельных участков и рекреационных троп в национальных лесах. Во всех случаях новое содержание полностью зависит на возможность получения данных из авторитетных источников. Для неприродных карт (социальных, экономических и др.), Геологическая служба США (USGS) больше не собирает данные путем прямого наблюдения или собирая их из первичных источников.
В постоянном совершенствовании содержания карт действительно есть некоторые незначительные недостатки для пользователей карт. Добавление нового класса объектов улучшает качество карт, содержащих эту функцию, но временно снижает консистенцию серии в целом. Чтобы минимизировать эту проблему, Геологическая служба США обычно добавляет новый контент для всего государства в одно время. Для дальнейшего улучшения понимания работы с картами, условные знаки, используемые на них, будут опубликованы в виде брошюры US Topo GeoPDF весной 2013 года. В течение последующих 3-5 лет планируется составить легенду к каждой карте US Topo, где также помимо самих условных знаков будет отражено, в какое время на карту был добавлен тот или иной слой.
Улучшение оформления карт
Традиционные карты являются частью научных документов и настоящими произведениями искусства, и компьютеры пока не могут создать столь изящный внешний вид традиционной рисованной карты на основе обыкновенных данных ГИС. Проблемы включают необходимость выбора размещения текста, интеграции различных классов объектов, и размещения множества объектов и подписей к ним на сильно ограниченном пространстве карты, с необходимостью сохранения при этом четкости карты и возможности ее удобного чтения. Внешний вид US Topo по словам некоторых экспертов превосходит типичное представление о ГИС, но все еще отстает от традиционных стандартов по оформлению топографических карт в Геологической службе США.
Тем не менее, в первый производственный цикл US Topo включены множество усовершенствований по созданию автоматизированного макета карты. Используемое сегодня программное обеспечение может теперь автоматически избежать большинства перекрытий и наложений как подписей, так и самих объектов. Плотность подписей, особенно для дорог и улиц, постепенно улучшалась. Рельеф и гидрография стали гораздо более согласованными, чем это было в 2010 году. Общий внешний вид и читаемость карты улучшились, даже несмотря на то, что на карты была добавлена новая информация. Кроме того, удалось снизить и стоимость производства единицы продукции.
Рисунок 2. На иллюстрации приводится сравнение содержания карты 2009 года - Цифровая карта – Beta (слева) с картой 2012 года US Topo на тот же участок (справа). Слой ортофотоизображения выключен на обоих изображениях. Хотя на US Topo всё еще представлены не все классы традиционных топографических карт Геологической службы США, очевидно, что был достигнут значительный прогресс с момента запуска программы. Еще больше типов объектов будут добавлены на карты в 2013 году. Карты US Topo также имеют принципиально новые слои, которых не было на старых топографических картах, например, слой ортофотоизображения.
Размещение подписей для физико-географических объектов по-прежнему является существенной проблемой. Это преимущественно не только проблема программного обеспечения, но и самих исходных данных. Большинство данных ГИС состоит из пространственных объектов (точек, линий и полигонов). Собственные имена привязаны к этим объектам как атрибуты, и программное обеспечение может использовать геометрию пространственных объектов для определения того, как текстовые надписи должны быть размещены. Тем не менее, для почти всех неводных природных объектов в Соединенных Штатах (таких, как каньоны, горы, плато и столовые горы), ни разу не создавалась база данных. Официальная база данных наименований природных объектов, Географическая Информационная система Имен (GNIS - Geographic Names Information System), была создана в 1970-х годах в качестве цифрового хранилища для отчетных данных Совета по географическим названиям (BGN - Board on Geographic Names). Определение границ каньонов и гор было проблематично, и в то время значимость этой работы была ещё не ясна, и поэтому никто и не пытался этим заниматься. Геологическая служба США начала работу над созданием национальной базы данных физико-географических объектов, но это дорогое занятие, требующее многолетних усилий. В настоящее время отсутствие такой базы данных является одним из основных препятствий для повышения визуального качества серийных карт в серии национальных топографических карт.
Рисунок 3. Размещение подписей для физико-географических объектов по-прежнему является существенной проблемой. Наименования водных объектов связаны с геометрией в ГИС из Национального набора данных о гидрографии, поэтому подпись Trout Cr следует вдоль водотока, как это принято и на традиционных картах. Так как Sulphur Mountain - это небольшой элемент, название которого связано с одной точкой (вершиной холма), то эта надпись будет также размещена правильно. В тоже время, Hayden Valley и Crater Hills – это большие площадные характеристики, и их подписи не могут быть правильно размещены автоматически программным обеспечением, поскольку их наименования в базе данных связаны с одной точки, а не с обширными районами, как это есть на самом деле.
Карты US Topo и географические информационные системы
Карты US Topo были разработаны специально для тех пользователей, которые не являются ГИС-специалистами. Основная цель продукта заключается в представлении данных ГИС в виде традиционных карт, которые можно использовать на обычных офисных компьютерах без специализированного программного обеспечения или опыта. Программа не создает никаких новых данных, но только комбинирует уже существующие. Почти все данные, которые представлены в US Topo, доступны в форматах ГИС бесплатно из национальных картографических баз данных (слой дорог, является главным примером исключения из этого правила – на его использование получена коммерческая лицензия).
Тем не менее, традиционное оформление и справочные традиционные карты имеют огромное значение, даже для продвинутых пользователей ГИС, и сейчас уже появилась необходимость, продиктованная спросом, на то, чтобы иметь возможность предоставлять пользователям для загрузки ГИС версию карт US Topo. При создании карт этого никто не ожидал, поэтому это непростая задача сейчас. Одним из решений для поставки ГИС данных могла бы стать реализации импорта геопространственных PDF файлов, но это технически сложно, и очень мало программного обеспечения доступно для реализации такого рода операций. Другим решением для Геологической службы США могло бы стать создание продуктов-спутников, которые зеркально отражали бы содержание и оформление карт US Topo, но предоставлялись бы в ГИС-форматах. Геологическая служба США работает над такими продуктами, и, возможно, начнет распространение несколько слоев в 2014 году. Эти продукты будут в формате базы геоданных Esri с соответствующим шаблоном для определения оформления. Данные новые продукты могут также обеспечить лучшую поддержку мобильных приложений.
Спрос на карты US Topo и распространение продукта
Распространение данных в цифровом виде
Карты US Topo распространяются через сервис загрузки HTTP. Геологическая служба США поддерживает два интерфейса для этой службы, приложение Map Locator and Downloader, доступное по ссылке http://store.usgs.gov и The National Map Viewer, доступный по адресу http://viewer.nationalmap.gov/viewer/.
Спрос на карты US Topo увеличился с связи с поставками новых данных, а в 2012 году произошло резкое увеличение спроса на карты, после того, как был достигнут полный охват 48 штатов.
Рисунок 4. Объем загрузки карты резко возрос, поскольку значительно улучшилось их содержание, и в середине 2012 года скачивалось около 4000 карт в день, это действительно большое количество загрузок для данных Геологической службы США. В общей сложности около 1,8 млн. карт были скачаны с веб-сайтов USGS в период с июля 2009 по октябрь 2012 года.
Спрос на оптовые закупки (поставки тысячи продуктов за один раз) также вырос. Эффективный и стандартный механизм для массового распространения продукции еще предстоит разработать, хотя Геологическая служба США признает такую необходимость и рассматривает несколько вариантов ее реализации. На данный момент оптовые поставки осуществляются либо при помощи загрузки файлов клиента на портативные жесткие диски, или путем отправки клиентам индивидуального пакетного файла, который автоматизирует несколько загрузок. Геологическая служба США также надеется, что частные компании смогут и предоставлять более широкий спектр вариантов доставки карт US Topo.
Бумажные карты
Для некоторых целей использования, включая отдых на природе, управление и борьбу с лесными пожарами и некоторые виды чрезвычайных ситуаций, бумажные карты по-прежнему важны. Карты US Topo создают новые трудности для создания и распространения бумажных карт.
PDF формат (формат, в котором данные хранятся в виде отдельных слоев) позволяет легко распечатать карты в необходимом масштабе, а также печатать любую комбинацию слоев. Однако, для печати полного листа карты требуется широкоформатный плоттер, оборудование, которого обычно нет у граждан или в небольших офисах. Высококачественная и водостойкая печать требует более специализированного и дорогостоящего оборудования. Геологическая служба США заключила контракт на печать карт, которые позволяют Геологической службе США продолжать продавать бумажные карты. В долгосрочной перспективе мы надеемся, что печать может быть частично или полностью приватизирована.
Другим аспектом проблемы печати является то, что карты US Topo содержат слишком много слоёв данных, для того чтобы печатать их все вместе. Печать слоя рельефа по слою ортоизображения, например, часто делает оба слоя практически нечитаемыми. Эта проблема будет ухудшаться, поскольку в скором времени еще больше слоев данных будут добавлены. Это может означать, что стандартная топографическая карта действительно ушла в прошлое, и будущее принадлежит настроенной печати, печати строго по требованию продукции.
Карты US Topo на регионы: Аляска, Гавайи и территории США
В первые годы реализация американской программы US Topo была сосредоточена на покрытии территорий 48 штатов, но в ближайшие несколько лет программа будет обращаться к другим областям, а именно:
1. Карты на территорию штата Гавайи планируются к выпуску в начале 2013 года;
2. Планы на создание карт на территорию Аляски появились в 2012 году на обсуждениях между учреждениями, уже были созданы несколько карт-прототипов. Производство карты US Topo масштаба 1:25000 начнётся в 2013 году. Производственный график будет зависеть от наличия новых данных о высотах и наличию космических снимков, которые принадлежат Агенству по цифровой картографии Аляски. Около 12.000 карт, необходимо для покрытия всей территории Аляски. Полный охват будет достигнут, как ожидается, около 2017 года;
3. Новые данные о рельефе и космические снимки Пуэрто-Рико и Виргинских островов хранятся в Корпусе военных инженеров. Если эти новые наборы данных будут доступны, то карты US Topo в масштабе 1:20000 будут созданы для этих территорий уже в 2013 году;
4. Тихоокеанские территории также традиционно включаются в пределы области картографирования Геологической службы США. Программа US Topo намерена создавать карты и для этих территорий, но окончательный график работ до сих пор не установлен.
Историческая коллекция топографических карт
Отдельный проект Геологической службы США по созданию историко-топографической коллекции карт (HTMC - Historical Topographic Map Collection) отвечает за сканирование всей библиотеки топографических карт ведомства. Эта коллекция состоит из более чем 200.000 листов карт, начиная с экземпляров 1884 года выпуска. Итогом работы начального этапа данного проекта является почти полная коллекция сканов высокого разрешения в формате GeoPDF, которые были опубликованы и доступны для общественности для бесплатного скачивания.
В рамках реализации второго трехлетнего цикла производства карт US Topo, который начинается в конце 2012 года, ранее доступные карты программы US Topo станут частью исторической коллекции, к которой будет создан единый, свободный доступ через библиотеку топографических карт Геологической службы США. В библиотеке охвачены карты более чем за 130 последних лет, и эта коллекция постоянно дополняется новыми данными.
Выводы
Основная цель программы US Topo, определенная в ноябре 2008 года – это обновление топографических карт по всей стране на основе трехлетних циклов. В первом цикле (2010-2012), необходимые темпы производства были достигнуты и поддерживаются для 48 штатов. Это достижение закладывает основу для улучшения продуктов и возможностей расширения программы в ближайшие годы.
Акцент на быстрые циклы по производству карт является беспрецедентным в программах картографирования Геологической службы США и, возможно, для любой национальной программы картографирования. Во всех старых программах Геологической службы США по созданию топографических карт основной задачей было сделать все карты без ошибок. Достижение этой цели, а также тот факт, что традиционные карты были собраны и обработаны вручную, обязательно означало, что для каждой конкретной территории данные будут обновляться нечасто. Программа US Topo меняет эту традиционную философию, и утверждает, что для серии карт в целом лучше создавать автоматизированное производство, что это можно делать на коротких циклах обновления, используя лучшие доступные авторитетные источники данных.
Программа достигла своих целей в рамках первого цикла производства, и в настоящее время расширяется в нескольких направлениях, в том числе добавляя больше содержания и улучшая читаемость базового продукта, определяющего печатную продукцию, добавляя в производство ГИС-продукты, и охватывая новые территории США, представляющие интерес за пределами 48 штатов.
Дополнительная информация доступна по ссылкам:
- Проект Национальная карта – National Map (http://nationalmap.gov/)
- Карты US Topo могут быть получены через сервисы The National Map GIS data. Эти исходные данные могут быть загружены через несколько различных интерфейсов, в том числе через The National Map viewer.
- Дополнительную информацию также можно получить на сайте проекта US Topo или Historical Topographic Map Collection (HTMC).
- Карты US Topo и HTMC опубликованы в PDF-формате, и могут быть загружены бесплатно с сайта The National Map viewer, или при помощи приложения Map Locator and Downloader с сайта картографического магазина Геологической службы США.
- На портале The National Hydrography Dataset.
- Через информационную систему вопросам географических названий Geographic Names Information System.
- Рельеф на картах US Topo доступен для скачивания на сайте National Elevation Dataset.
- Данные на территорию Аляски доступны на сайте The Alaska Statewide Digital Mapping Initiative.
- Информация о тихоокеанских территориях доступна на сайте Министерства внутренних дел по управлению островными территориями Office of Insular Affairs.
Вопросы о картах US Topo, в том числе просьбы о получении дополнительной информации об оптовых закупках, можно по электронной почте ustopo@usgs.gov.
RSS
Реклама
